JP2006291721A - 排気ガス冷却用熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】排ガスに対する冷却効率が高く、しかも、冷却後の空気（温風）による車輌への熱害の影響をなくすことのできる排気ガス冷却用熱交換器を提供する。
【解決手段】波状の第１フィン及び第２フィンと、フィン間に介在される仕切板とを積層して、排ガスＨＧを流通させる第１の流通路１０Ａと、排ガスと熱交換される冷却空気ＲＧを流通させる第２の流通路１０Ｂとを形成したプレートフィン型の熱交換器１０を、第２の流通路に冷却空気を導入する空気導入面１０ｂ１を車両前方に向け、且つ、第２の流通路から冷却空気を導出する空気導出面１０ｂ２を車両後方に向けた姿勢で、車両後端１Ｂ付近に配備した。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両に搭載されてエンジンの排ガスを冷却する排気ガス冷却用熱交換器に関する。

エンジンの排ガスの温度を下げることで、排ガスの体積流量を減少させ、管内流速低減による圧力損失及び気流騒音の低減を図る技術が従来より知られている。

特許文献１には、マフラを構成するアウタパイプが外気に触れて冷却されていることで、アウタパイプ内を流通する排ガスを冷却する技術が開示されている。

また、特許文献２には、空冷用のフィンを設けたサブマフラに冷却ファンで起こした風を当てて、マフラ内を流通する排ガスの温度を下げる技術が開示されている。
特開２０００−１６１０４２号公報 実開平２−１０５５０９号公報

ところで、特許文献１に記載の技術では、冷却効果がマフラの外周の空気状態に大きく影響されるため、特に高負荷運転時には十分な冷却効果が得られない可能性がある。

また、特許文献２に記載の技術では、冷却ファンによってメインマフラの前のサブマフラを強制冷却するようにしているが、冷却後の空気（温風）が別の場所に熱害を与える可能性があり、他の部品を熱害から守る目的で遮熱板などを設ける等の熱害対策を講じなくてはならない場合があった。

本発明は、上記事情を考慮し、排ガスに対する冷却効率が高く、しかも、冷却後の空気（温風）による熱害の影響をなくすことのできる排気ガス冷却用熱交換器を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、波板状の第１フィン及び第２フィンと、前記フィン間に介在される仕切板とを積層して、排ガスを流通させる第１の流通路と、この排ガスと熱交換される冷却空気を流通させる第２の流通路とを形成し、前記第２の流通路に冷却空気を導入する空気導入面を車両前方に向け、且つ、第２の流通路から冷却空気を導出する空気導出面を車両後方に向けた状態で、車両後端付近に配備したことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載の排気ガス冷却用熱交換器であって、前記空気導入面を、走行風の通過経路内に配置したことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１に記載の排気ガス冷却用熱交換器であって、前記空気導入面を、冷却ファンの冷却風吐出口に対向させると共に、冷却ファンの空気吸込口を、走行風の通過経路内に走行風の流れてくる方向に向けて配置したことを特徴とする。

請求項１の発明の排気ガス冷却用熱交換器は、波板状のフィンと仕切板とを交互に積層したプレートフィン型の熱交換器であるから、フィンと仕切板によって形成される流通路を排ガスが流れる際に、排ガスを効率良く冷却することができる。従って、冷却性の向上により、高い消音効果を得ることができる。また、熱交換器を車両後端付近に位置させたことで、熱交換器以降の排気管の長さを短くすることができるので、熱交換器以降の排気管の共鳴を抑制して、効率よく消音することができる。その結果、この熱交換器自体をマフラの代わりに使用することができる。また、この熱交換器を車両後端付近に配置することにより、冷却後の空気（熱交換されて暖まった温風）の排出部が車両後端部に位置することになるので、車両の他の部位への熱害の影響をなくすこともできる。

請求項２の発明によれば、第２の流通路の空気導入面を走行風の通過経路内に配置したので、走行風を有効に利用して排ガスの冷却を行うことができる。

請求項３の発明によれば、冷却ファンによって熱交換器を強制冷却するので、走行状態によらず、排ガスを効率よく冷却することができる。また、冷却ファンの空気吸込口を、走行風の通過経路内に走行風の流れてくる方向に向けて配置しているので、走行風の風圧を有効に利用しながら、冷却ファンによって熱交換器を効率よく冷却することができる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。

図１（ａ）は実施形態の排気ガス冷却用熱交換器の構成を示す分解斜視図、（ｂ）は組立状態の熱交換器の斜視図である。

この熱交換器１０は、波状の第１フィン１１及び第２フィン１２と、フィン１１、１２間に介在される仕切板１３とを、フィン１１、１２の向きが９０°の角度をもって交互になるように順番に複数枚積層し、積層方向の両端に端面板１３Ｅを配置して積層体１０Ｓを構成し、その積層体１０Ｓを直方体状のケース１５の内部に収容して、ロウ付けあるいは拡散接合したプレートフィン型の熱交換器である。

第１フィン１１及び第２フィン１２は、波の方向が互いに直交する方向に向くようにして積層してあり、第１フィン１１と仕切板１３とにより、排ガスＨＧを流通させる第１の流通路１０Ａを形成し、また、第２フィン１２と仕切板１３とにより、仕切板１３を介して排ガスＨＧと熱交換される冷却空気ＲＧを流通させる第２の流通路１０Ｂを形成している。ここでは、図（ｂ）において、方向を示す矢印１０Ａ、１０Ｂで、各流通路を便宜的に示してある。

ケース１５は、排ガス用の第１の流通路１０Ａの両端開口面１０ａに対応する側面部にレジューサ部１５ａを有しており、冷却空気用の第２の流通路１０Ｂの両端開口面１０ｂ（空気導入面１ｂ１，空気導出面１ｂ２）に対応する側面部が開放したものであり、排ガスＨＧは、ディフュ−ザ部１５ａを介して第１の流通路１０Ａに導入され、反対側のディフュ−ザ部１５ａを介して外部に導出される。また、冷却空気ＲＧは、開放した空気導入面１０ｂ１及び空気導出面１０ｂ２を介して第１の流通路１０Ｂを自由に流通するようになっている。なお、第１の流通路１０Ａと第２の流通路１０Ｂは互いに漏れなく遮断されている。

図２は第１実施形態の説明図で、（ａ）は前記のように構成された熱交換器１０を、エンジン２から車両後方に延びる排気管３の途中に介在させた車両１の平面図、（ｂ）は熱交換器１０に対する排ガスＨＧ及び冷却空気ＲＧの流れを示す図であり、（ａ）において矢印ＦＲは車両１の前進する方向を示している。

図２（ａ）において、１Ａは車両１の前端、１Ｂは車両１の後端であり、エンジン２は車両１の前部に搭載され、エンジン２から延びる排気管３の途中に触媒４が設けられ、触媒４より下流の排気管３の後端付近に前記熱交換器１０が配設されている。

この熱交換器１０は、両ディフュ−ザ部１５ａを排気管３に接続することで排気管３の途中に介在されており、第２の流通路１０Ｂに冷却空気を導入する空気導入面１０ｂ１を車両１の前方に向け、且つ、第２の流通路１０Ｂから冷却空気を導出する空気導出面１０ｂ２を車両１の後方に向けた姿勢で車両１の後端１Ｂ付近に配備されている。従って、熱交換器１０よりも下流側に接続された排気管の端末部３Ｅは、長さが短く設定されている。また、この熱交換器１０は、前記空気導入面１０ｂ１を、走行風のよく通る通過経路１８内に位置させて配置されている。

このように構成された熱交換器１０は、波板状の第１フィン１１、第２フィン１２と仕切板１３とを交互に積層したプレートフィン型の熱交換器であるから、第１フィン１１と仕切板１３とによって形成される第１の流通路１０Ａを排ガスＨＧが流れる際に、走行風（冷却空気ＲＧ）が、仕切板１３を隔てた隣の第２の流通路１０Ｂを排ガスＨＧと直交する向きで流れる。従って、仕切板１３を介して排ガスＨＧが冷却空気ＲＧにより効率良く冷却され、冷却性の向上により、高い消音効果を得ることができる。

また、熱交換器１０を車両１の後端１Ｂ付近に位置させたことで、熱交換器１０以降の排気管３の長さを短くすることができるので、熱交換器以降の排気管３Ｅの共鳴を抑制して、効率よく消音することができる。

その結果、この熱交換器１０自体を従来のマフラの代わりに使用することができる。また、この熱交換器１０を車両１の後端１Ｂ付近に配置することにより、冷却後の空気（温風）の排出部が車両１の後端部に位置することになるので、車両１の他の部位への熱害の影響をなくすこともできる。

図３は本発明の第２実施形態の説明図で、（ａ）は前記熱交換器１０を搭載した車両１の平面図、（ｂ）は熱交換器１０に対する排ガスＨＧ及び冷却空気ＲＧの流れを示す図である。

熱交換器１０は、第１実施形態と同じ姿勢で車両１に搭載されており、熱交換器１０の前側に冷却ファン２０が配置され、熱交換器１０の空気導入面１０ｂ１が冷却ファン２０の冷却風吐出口２３に対向している。また、冷却ファン２０の空気吸込口２２が、走行風の通過経路１８内に走行風の流れてくる方向に向けて配置されている。

このように熱交換器１０を配設したことにより、冷却ファン２０によって熱交換器１０を強制冷却することができる。従って、走行状態によらず、排ガスＨＧを効率よく冷却することができる。また、冷却ファン２０の空気吸込口２２を、走行風の通過経路１８内に走行風の流れてくる方向に向けて配置しているので、走行風の風圧を有効に利用しながら、冷却ファン２０によって熱交換器１０を効率よく冷却することができる。

（ａ）は本発明の実施形態の排気ガス冷却用熱交換器の構成を示す分解斜視図、（ｂ）は組立状態の熱交換器の斜視図である。 本発明の第１実施形態の説明図で、（ａ）は熱交換器をエンジンから車両後方に延びる排気管の途中に介在させた車両の平面図、（ｂ）は熱交換器に対する排ガス及び冷却空気の流れを示す図である。 本発明の第２実施形態の説明図で、（ａ）は熱交換器をエンジンから車両後方に延びる排気管の途中に介在させた車両の平面図、（ｂ）は熱交換器に対する排ガス及び冷却空気の流れを示す図である。

符号の説明

１…車両
３…排気管
１０…熱交換器（排気ガス冷却用熱交換器）
１０Ａ…第１の流通路
１０Ｂ…第２の流通路
１０ｂ１…空気導入面
１０ｂ２…空気導出面
１１…第１フィン
１２…第２フィン
１３…仕切板
１８…走行風の通過経路
２０…冷却ファン
２２…空気吸込口
２３…空気吐出口
ＨＧ…排ガス
ＲＧ…冷却空気

Claims (3)

1. 波板状の第１フィン（１１）及び第２フィン（１２）と、前記フィン（１１，１２）間に介在される仕切板（１３）とを積層して、排ガス（ＨＧ）を流通させる第１の流通路（１０Ａ）と、この排ガス（ＨＧ）と熱交換される冷却空気（ＲＧ）を流通させる第２の流通路（１０Ｂ）とを形成し、前記第２の流通路（１０Ｂ）に冷却空気（ＲＧ）を導入する空気導入面（１０ｂ１）を車両前方に向け、且つ、第２の流通路（１０Ｂ）から冷却空気（ＲＧ）を導出する空気導出面（１０ｂ２）を車両後方に向けた状態で、車両後端（１Ｂ）付近に配備した
   ことを特徴とする排気ガス冷却用熱交換器（１０）。
2. 請求項１に記載の排気ガス冷却用熱交換器であって、
   前記空気導入面（１０ｂ１）を、走行風の通過経路（１８）内に配置した
   ことを特徴とする排気ガス冷却用熱交換器（１０）。
3. 請求項１に記載の排気ガス冷却用熱交換器であって、
   前記空気導入面（１０ｂ１）を、冷却ファン（２０）の冷却風吐出口（２３）に対向させると共に、冷却ファン（２０）の空気吸込口（２２）を、走行風の通過経路（１８）内に走行風の流れてくる方向に向けて配置した
   ことを特徴とする排気ガス冷却用熱交換器（１０）。

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